工程案例

空气能采暖系统

空气能采暖系统

1、项目概况:

北京天图文化创意产业创新基地是一家致力于为文化主题项目及各种空间提供全案策划、规划与设计、工程实施、产品开发与服务为一体的多元化产业发展集团,在文博、旅游、建筑和装饰行业享有良好的品牌声誉,业绩遍布全国,殊荣诸多。

天图园区总供暖面积16000㎡,包括办公区11000㎡,生产区5500㎡;末端为暖气片,外墙无保温,办公室内空间高度3.2至5米,生产区空间高度8米,园区以前采用分区供暖方式,由多台小燃煤锅炉组成多个供暖系统,每年供暖约需用400T标准煤。

为响应北京市政府“煤改清洁能源”号召,天图公司经过半年的多个方案对比,包括改天然气锅炉方案、空气源热泵直供方案、电锅炉蓄热方案、地源热泵方案等。终结合园区资料条件、配电情况、运行费用、投资成本等多方面因素,选择了北京天普新能源科技有限公司检测技术研究院的蓄能空气源能源站方案为园区供暖,同时兼顾部分区域制冷功能。

该项目2017年10月中旬开始施工,11月20日正常供暖,截止2018年3月18日系统运行正常稳定。

2、设计思路:

电力供应系统的发电和输电设备的配置都是按照白天峰值电量需求设计配置的,但实际生产、生活中每天不同时段的用电量是不一样的。每天供电系统夜间按目前在低谷时段电力还无法实现及时的储存,

大型的发电设备也无法实现适时的产能调整,这样就造成了产能的极大浪费。

低谷电蓄能是一种平衡电网负荷,综合发挥电力资源的有效措施。国家早已提倡用低谷电蓄能来解决制冷供热行业高能耗,高污染问题,并出现了一系列有关优惠政策,力图通过合理调控能源结构,强化价格调整,引导移峰填谷。近年来国家发改委不断下令拉大峰谷电价差巨,上浮尖峰电价、下调低谷电价,以后谷电的价格势必会更低。

北京大型工业用电电价表

名称

夏季尖峰

峰段

平谷

低谷

时间段

11:00-13:00

20:00-21:00

10:00-15:00

18:00-21:00

7:00-10:00

15:00-18:00

21:00-23:00

23:00-次日7:00

电价

1.06

0.98

0.67

0.37

结合北京地区的电价政策,方案利用峰谷电的谷段(23:00-次日7:00)蓄冷(热),机组利用夜间谷段电价时段运行,将冷(热)能进行储存,白天峰段高电价时段机组停止运行,将夜间谷段储存的热量按需释放制冷或供热;

用夜间低谷电空气源热泵蓄能系统制冷供热方式可为客户降低约一半的运行费用,响应政府煤改清洁能源的同时也为电网起到“移峰填谷”效果,为国家电力平衡做出了贡献。

3、设计参数

北京市属于北温带季风型大陆气候,常年平均气温12.3℃,年平均高气温15℃,年平均低气温9℃。1月平均温度-5℃,低温时一般在-8—-11℃。7月平均温度28℃,高温34℃。年冬季120天采暖设计。

表1.室外计算参数



干球温度(℃)

相对湿度(%)

夏季

33.5

26.4

冬季

-7.6

44


表2.室内计算参数



夏季

冬季

房间功能

温度(℃)

相对湿度(%)

温度(℃)

相对湿度(%)

厂房

28

≤60

13

>30

办公室

26

≤60

18

>30

由上可知,根据中国气象局发布数据,北京市夏季温度在38℃以下,冬季室外平均温度在-5℃,完全适于空气能热泵的运行。以上两个图表进一步印证了关于空气源热泵在本项目使用中的优势。


3建筑供暖单位面积热指标(W/㎡)热负荷估算值如下:

建筑名称

热指标(W/㎡)

建筑名称

热指标(W/㎡):

住宅

45~70

商店

65~85

图书馆

45~75

单层住宅

80~105

旅馆

60~70

影剧院

95~115

医院、幼儿园

65~80

大礼堂、体育馆、厂房

115~165

食堂、餐厅

115~140

办公室、学校

60~80


空气源热泵的供热能力取决于环境温度的高低,机组在一年四季不同的环境温度下,机组的制热量也不尽相同,在标准工况下取机组的制热量修正系数为1.0,则机组在不同环境温度的制热量修正值如下表4;

表4机组修正系数表

工况

环境温度

制热量修正系数

冬季标准工况

7.0℃

1.0

冬季低温工况

-7.0℃

0.85

冬季寒冷工况

-10.0℃

0.68

结合以上参数及蓄能需求,本项目选择9台130型超低温空气源热泵,单台标准工况制热量154KW,制热输入功率43.5KW;蓄能水箱290m3;循环泵15KW。

4、运行费用:

运行费用分析表-冬季/

时间段划分

设备名称

单台设备功率(KW)

数量(台)

运行时间(h)

合计功率(KW)

电价(元)

运行费用(元)

7:00-10:00

空气源热泵

43.5

9

0

0

0.67

0

循环水泵

15

1

3

45

0.67

30.2

10:00-15:00

空气源热泵

43.5

9

0

0

0.98

0

循环水泵

15

1

5

75

0.98

73.5

15:00-18:00

空气源热泵

43.5

9

3

1174.5

0.67

786.9

循环水泵

15

2

3

90

0.67

60.3

18:00-21:00

空气源热泵

43.5

9

0

0

0.98

0

循环水泵

15

1

3

45

0.98

44.1

21:00-23:00

空气源热泵

43.5

9

0

0

0.67

0

循环水泵

15

1

2

30

0.67

20.1

23:00-7:00

空气源热泵

43.5

9

8

3132

0.37

1158.8

电辅热

250

1

8

2000

0.37

740

循环水泵

15

2

8

240

0.37

88.8

每天运行费用合计(元)

3002.8

北京地区供暖周期120天,运行费用约:120×2854.7=360336元;

平均每平米供暖成本:360336÷16000㎡ =22.5元。

用天普新能源科技有限公司空气源热泵能源站系统供暖每年运行成本约360336元,系统为无人值守全自动化运行。园区原用供暖年用煤量约400吨,每吨900元,煤成本360000元,锅炉工2人,成本32000元,循环泵运行电费20KW×24h×120天×1元电价=57600元,合计449600元;经改蓄能空气源系统供暖后,每年供暖比原用煤节省89264元,并且每年电供暖能减少二氧化碳排放量1075.4吨。


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